工业以太网交换机在高速公路隧道机电监控系统中的应用

一、行业背景

随着我国经济的快速发展，公路及公路隧道的建设项目与日俱增，隧道安全运营问题显得越来越**。为了创造一个安全、方便、快捷、舒适、经济、高效的交通环境，如何解决隧道安全问题日益成为高速公路建设和运营管理单位关注的焦点。同时伴随科技水平的发展，隧道交通监控系统将越来越完善，系统的响应时间会缩短，系统的开放性将提高，监控联动模式将进一步丰富和科学化，更好地满足行车安全、提高行车效率、构建和谐行车环境的运营管理以及满足服务需要。

监控系统通信网络和控制器是隧道监控系统的核心组成部分，它们的性能对隧道监控系统会起到决定性的作用。根据隧道本身的特点和监控需求选择合适的控制系统及通信网络是保证隧道监控系统性能的重要因素。

二、公路隧道机电监控系统

1.交通诱导与控制系统

主要包括交通信号灯、车道指示器、可变限速标志、可变情报板、横洞指示标志等设备，实现交通的科学化引导及管控作用。

2.隧道环境检测系统

主要包括车辆检测设备、CO/VI、亮度检测设备、风速风向等设备，实现交通流量、及现场各类环境数据的采集与预警。

3.隧道照明与通风系统

主要针对轴流风机、射流风机，以及照明灯具实现自动化控制功能，通过合理预案，满足绿色节能的指标，创造清新明亮的环境。

4.隧道变电所电力监控子系统

公路隧道供电系统的变电所设置分散且偏僻，通过建立变电所电力监控系统，可提高供电系统的管理水平。

5.火灾自动报警子系统

隧道内安装线型感温系统自动检测火灾的发生，在隧道内按一定间隔加设火灾手动报警按钮，两者连接到隧道管理站的火灾报警控制器上。

6.闭路电视监视子系统

由隧道洞内/洞外摄像机、隧道变电所内视频控制设备、传输通道、视频分配器、视频矩阵切换器、数字硬盘录像机、监视器等组成。

7.紧急电话、有线广播子系统

紧急电话用于在紧急情况进行呼救和求援。有线广播系统用于隧道管理站对隧道通行车辆的语音信息发布。

8.变电所机房监控管理系统

由于高速公路机房地处偏远，布局分散，不利于科学化管理，因此迫切需要实现对机房漏水、烟雾、温湿度、用电、门禁、照明控制、通风、人员入侵以及视频等信息进行远程监控管理、统计分析，提高高速公路的生产及管理效益，管理自动化水平，减轻高速公路管理人员的劳动强度，减少值班维护人员，降低运行维护成本，为机房的安全和可靠运行提供有力**，防范于未然，从而较大的提高办公效率。 

三、方案应用组网拓扑

隧道现场环境恶劣，被控设备分散，且传统控制方式需要大量控制线缆，给项目施工和运营故障排查、维护改造带来较大困扰。

针对目前隧道机电监控存在的诸多问题，讯记科技推出了一种创新型的解决方案——基于总线通讯的远程离散控制系统，核心采用一种应用于严苛现场环境下的工业测控执行设备（MCA），通信传输距离可达1.2KM,较大控制输出负载可达1100W，支持双供电模式（AC220V或DC24V），现场布线简单方便，支持级联，匹配独立地址，实现快速远程故障诊断。

基于MCA的创新型隧道监控系统，减少隧道内控制器的配置数量，大大减小隧道内控制机柜体积，较大的节约了控制线缆，从而降低了施工难度，实现快速实施要求，**施工质量，提高运营维护水平。

四、方案特点

1.方案应用创新

本方案通过在原有的三层网络结构的基础上增加工业测控执行层，就近将被控设备进行数据处理，再通过数据通讯的方式与控制器连接形成数据的联通。

2.节省施工材料快速实施

工业测控执行设备就近安装在被控设备附近，节省大量的控制电缆；设备本身具有大功率驱动（较大负载1100W）能力，*外加中继器和端子，可节省ACU控制柜的体积，减小安装空间，实现快速实施降低施工难度。

3.施工简单维护方便

以被控设备为单元，以工业总线为链接，连接更加清晰简单。每个被控设备对应一台工业测控执行模块（MCA），可对被控设备进行监测和控制，故障排查简单快速，设备更换只需通过插拔端子即可实现。

4.供电方式灵活选择

工业测控执行设备支持AC220V或者DC24V两种供电方式，可根据现场的供电环境自由选择。

5.工业环网冗余技术CK-Ring,自愈时间≤20mS

方案支持工业环网技术，具备毫秒级解环，单个设备或某一段线路出现故障时，系统自动切换数据链路，**数据传输的高可靠性和稳定性。

6.系统兼容和扩展

本方案中构建了贯穿隧道的工业以太光纤环网，为多个系统提供高达千兆的数据带宽，**各系统的数据链路。同时，采用了标准Modbus总线协议，能够与绝大部分工业智能设备通讯，具有**的灵活性和延展性。